[发明专利]一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料，其特征在于，将铝元素进入氧化镍钴锰锂晶格内，取代部分位置上的Co³⁺，然后将铝掺杂氧化镍钴锰锂与石墨烯混合后经水热法制备获得；

所述锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将高锰酸钾溶解在一定的去离子水中，向其中滴加一定摩尔比的浓盐酸，搅拌15分钟，放入反应釜进行水热反应，冷却后离心、洗涤、干燥得到棕色二氧化锰，然后在马弗炉中以350℃煅烧6小时，得到固体产物A；

（2）将步骤（1）中得到的固体产物A和镍源、钴源、铝源以及锂盐按一定摩尔比混合加入到水和无水乙醇的混合溶液中，超声分散0.5-1小时，然后进行搅拌蒸干，得到固体混合物B，将B研磨，然后放入坩埚中，煅烧后，即可得到铝掺杂的氧化镍钴锰锂LiNixCol-x-y-zMnyAlzO₂正极材料；

（3）将石墨烯和步骤（2）制备的LiNixCol-x-y-zMnyAlzO₂正极材料置于水/乙二醇溶液中，浓度为0.01-0.02mol/L，超声分散0.5-2小时，然后进行搅拌，放入反应釜进行水热反应，冷却后离心洗涤得到LiNixCol-x-y-zMnyAlzO₂/石墨烯复合正极材料。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中水热反应的温度为140-160℃，反应时间为8-14小时，干燥时间为8-12小时，煅烧升温速率为2℃/min。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中钴源为硝酸钴、乙酸钴、氯化钴中的一种或几种；镍源为硝酸镍、乙酸镍、氯化镍中的一种或几种；铝源为硝酸铝、氯化铝中的一种或几种；锂盐为碳酸锂、乙酸锂、硝酸锂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中锂盐、钴源、镍源、铝源及棕色二氧化锰按照一定摩尔比溶解在水和无水乙醇的混合溶液中，保持浓度为0.1-0.15mol/L。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中水和无水乙醇的混合溶液中水和无水乙醇的体积比为1：0-10。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中蒸干温度在60-75℃，所述煅烧过程是先升温至400-500℃煅烧5-8h，再升温至750-850℃煅烧10-20h，升温速率为2℃/min。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中得到的铝掺杂的氧化镍钴锰锂LiNixCol-x-y-zMnyAlzO2正极材料，其中0x0.5，0y0.5，0z0.05。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中石墨烯的用量占LiNixCol-x-y-zMnyAlzO2质量的1-10%，所述的水和乙二醇的混合溶液中水和乙二醇的体积比为1-2：1。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池石墨烯复合三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中水热反应的温度为120-140℃，反应时间为10-12小时，干燥温度70-80℃，时间为8-12小时。